[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrooptische Flüssigkristallanzeige mit einer Umorientierungsschicht
zur Umorientierung der Flüssigkristalle, deren Feld eine signifikante Komponente parallel
zur Flüssigkristallschicht aufweist, enthaltend ein flüssigkristallines Medium mit
positiver dielektrischer Anisotropie, wobei das Medium mindestens eine mesogene Verbindung
enthält, welche eine 3,4,5-Trifluorphenylgruppe aufweist, und/oder mindestens eine
mesogene Verbindung enthält, welche ein Strukturelement der Formel 2,

worin
- A
- O oder CH,
- Z
- -COO- oder eine Einfachbindung
- L1
- F, oder falls A O ist auch H, und
- L2
- H oder F
bedeuten.
[0002] In herkömmlichen Flüssigkristallanzeigen (TN, STN, OMI, AMD-TN) werden die elektrischen
Felder zur Umorientierung im wesentlichen senkrecht zur Flüssigkristallschicht erzeugt.
[0003] In der internationalen Patentanmeldung WO 91/10936 wird eine Flüssigkristallanzeige
offenbart, in der die elektrischen Signale so erzeugt werden, daß die elektrischen
Felder eine signifikante Komponente parallel zur Flüssigkristallschicht aufweisen
(IPS, In-Plane-Switching). Die Prinzipien, solch eine Anzeige zu betreiben, werden
z.B. beschrieben von R.A. Soref in Journal of Applied Physics, Vol. 45, Nr. 12, S.
5466-5468 (1974).
[0004] In der EP 0 588 568 werden verschiedene Möglichkeiten zum Ansteuern solch einer Anzeige
offenbart.
[0005] Diese IPS-Anzeigen können mit flüssigkristallinen Materialien entweder mit einer
positiven oder mit einer negativen Dielektrizitätsanisotropie (Δε ≠ 0) betrieben werden.
Mit den bisher bekannten Materialien werden in IPS-Anzeigen jedoch relativ hohe Schwellspannungen
und lange Schaltzeiten erzielt. Es bestand daher die Aufgabe, flüssigkristalline Materialien
aufzuzeigen die geeignet sind, bei IPS-Anzeigen relativ niedrige Schwellspannungen
und kurze Schaltzeiten zu erzielen.
[0006] Diese Aufgabe wurde überraschenderweise gelöst durch Einsatz von flüssigkristallinen
Materialien, welche mindestens eine Verbindung enthalten, die eine 3, 4, 5-Trifluorphenylgruppe
aufweist, und/oder mindestens eine mesogene Verbindung enthält, welche ein Strukturelement
der Formel 2,

worin
- A
- O oder CH,
- Z
- -COO- oder eine Einfachbindung
- L1
- F, oder falls A O ist auch H, und
- L2
- H oder F
bedeuten.
[0007] Solche Verbindungen sind z.B. bekannt aus der EP 0 387 032 und der WO 91/03450.
[0008] Es gibt darin jedoch keinen Hinweis, daß man mit Hilfe dieser Substanzen die Schwellspannungen
und die Schaltzeiten von IPS-Anzeigen verbessern kann.
[0009] Gegenstand der Erfindung ist somit eine elektrooptische Flüssigkristallanzeige mit
einer Umorientierungsschicht zur Umorientierung der Flüssigkristalle, deren Feld eine
signifikante Komponente parallel zur Flüssigkristallschicht aufweist, enthaltend ein
flüssigkristallines Medium mit positiver dielektrischer Anisotropie, wobei das Medium
mindestens eine mesogene Verbindung enthält, welche eine 3,4,5-Trifluorphenylgruppe
aufweist, und/oder mindestens eine mesogene Verbindung enthält, welche ein Strukturelement
der Formel 2,

worin
- A
- O oder CH,
- Z
- -COO- oder eine Einfachbindung
- L1
- F, oder falls A O ist auch H, und
- L2
- H oder F
bedeuten.
[0010] Bevorzugte Ausführungsformen sind IPS-Anzeigen, wobei
a) das Medium mindestens eine Verbindung der Formel I enthält;

worin
- R1
- H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest
mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-,

-CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt
miteinander verknüpft sind,
- A1 und A2
- jeweils unabhängig voneinander einen
(a) trans-1,4-Cyclohexylenrest oder 1,4-Cyclohexenylenrest, worin auch eine oder mehrere
nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S-ersetzt sein können,
(b) 1,4-Phenylenrest, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
(c) Rest aus der Gruppe 1,4-Bicyclo(2,2,2)-octylen, Piperidin-1,4-diyl, Naphthalin-2,6-diyl,
Decahydronaphthalin-2,6-diyl und 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl,
wobei die Reste (a) und (b) durch ein oder zwei Fluor substituiert sein können,
- Z1 und Z2
- jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C- oder eine Einfachbindung, einer der Reste Z1 und Z2 auch -(CH2)4- oder -CH=CH-CH2CH2-, und
- m
- 0, 1 oder 2
bedeutet;
b) das Medium mindestens eine Verbindung enthält, welche eine Gruppe der Formel 3
aufweist:

worin
- L3 und L4
- jeweils H oder F
bedeuten, insbesondere wobei das Medium mindestens eine Verbindung der Formel II
enthält

worin
- L3 und L4
- die angegebene Bedeutung aufweisen, insbesondere worin L3 F und L4 H oder F bedeutet,
- R2
- die für R1 angegebene Bedeutung aufweist,
- A3 und A4
- jeweils unabhängig die für A1 und A2 angegebene Bedeutung besitzen,
- Z3 und Z4
- jeweils unabhängig voneinander die für Z1 und Z2 angegebene Bedeutung aufweisen, und
- n
- 0, 1 oder 2, vorzugsweise 0 ist;
c) das Medium eine dielektrische Anisotropie Δε > 8,5 aufweist, vorzugsweise zwischen
8,6 und 14, insbesondere zwischen 8,7 und 13,5;
d) das Medium mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus den Formeln IIa bis IIc,
enthält


worin jeweils R2, L3 und L4 die angegebene Bedeutung besitzen;
e) das Medium mindestens eine Verbindung der Formel III enthält,
R3-(A5-Z5)o-A6-R4 III
worin
- R3und R4
- jeweils unabhängig voneinander die für R1 angegebene Bedeutung besitzen,
- A5 und A6
- jeweils unabhängig die für A1 und A2 angegebene Bedeutung besitzen,
- Z5
- jeweils unabhängig voneinander die für Z1 und Z2 angegebene Bedeutung aufweist, und
- o
- 1, 2 oder 3 ist;
f) das Medium mindestens eine Verbindung der Formel IV enthält

worin
- R5
- die für R1 angegebene Bedeutung aufweist,
- A7 und A8
- jeweils unabhängig voneinander die für A1 und A2 angegebene Bedeutung besitzen,
- Z7 und Z8
- jeweils unabhängig voneinander die für Z1 und Z2 angegebene Bedeutung besitzen,
- L5 und L6
- jeweils unabhängig voneinander H oder F,
- Q
- einen Polyfluoralkylenrest der Formel
-(O)q-(CH2)r-(CF2)s-
worin
q 0 oder 1 ist
r 0, oder eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 ist und
s eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 ist,
- X
- H, F oder Cl, und
- p
- 0, 1 oder 2 bedeuten.
[0011] Weiterhin bevorzugt ist eine IPS-Anzeige, wobei die Bildelemente mittels Aktivmatrix
angesteuert werden.
[0012] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein flüssigkristallines Medium mit positiver
dielektrischer Anisotropie, welches mindestens eine Verbindung mit einer 3,4,5-Trifluorphenylgruppe,
vorzugsweise einer Verbindung der Formel I, und mindestens eine Verbindung mit einer
Gruppe der Formel (3) enthält, vorzugsweise einer Gruppe der Formel (2), insbesondere
eine Verbindungder Formel II, insbesondere welches
- 10 bis 60, vorzugsweise 15 bis 40 Gew.% mindestens einer Verbindung der Formel I,
- 15 bis 40, vorzugsweise 20 bis 35 Gew.% mindestens einer Verbindung der Formel II,
- 20 bis 55, vorzugsweise 25 bis 50 Gew.% mindestens einer Verbindung der Formel III,
und
- 0 bis 30, vorzugsweise 20 bis 25 Gew.% einer Verbindung der Formel IV,
enthält.
[0013] Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße flüssigkristalline Medium:
- mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln Ia und Ib enthält


- mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus den Formeln II1, II2, II3 und II4 enthält,


- mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IIIa, IIIb und IIIc,

sowie
- gegebenenfalls mindestens eine Verbindung ausgewählt aus den Formeln IVa und IVb,

worin

bedeutet, und R1, R2, R3, R4, R5, L1, L2, L3 und L4 die jeweils angegebene Bedeutung besitzen.
[0014] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien
mindestens eine Verbindung der Formel Ia, worin

bedeutet, und mindestens eine Verbindung der Formel Ia, worin

bedeutet.
[0015] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien
mindestens eine Verbindung der Formel Ia und mindestens eine Verbindung der Formel
Ib.
[0016] Weiterhin bevorzugt sind Medien enthaltend mindestens eine Verbindung der Formel
IIa, worin
- L3
- F und L4 H oder F ist und

steht; bzw. solche Verbindungen der Formel IIa, worin
- L3 und L4
- für H oder F stehen und

[0017] Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine Verbindung der Formel
IIb, worin

steht und L
3 F bedeutet.
[0018] Die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien weisen in der Regel eine Doppelbrechung
(Δn) < 0,12 auf, vorzugsweise ist Δn zwischen 0,07 und 0,1, insbesondere zwischen
0,08 und 0,09.
[0019] Die Viskosität (bei 20 °C) der erfindungsgemäβen Materialien ist in der Regel kleiner
als 30 mm
2 s
-1, insbesondere zwischen 15 und 25 mm
2 s
-1.
[0020] Der spezifische Widerstand der erfindungsgemäßen Materialien ist in der Regel bei
20 °C zwischen 5 x 10
10 und 5 x 10
13 Ω · cm, besonders bevorzugt liegen die Werte zwischen 5 x 10
11 und 5 x 10
12 Ω · cm.
[0021] Es wurde gefunden, daß bereits ein relativ geringer Anteil an Verbindungen der Formel
I im Gemisch mit üblichen Flüssigkristallmaterialien, insbesondere jedoch mit einer
oder mehreren Verbindungen der Formel II, III und/oder IV zu einer beträchtlichen
Erniedrigung der Schwellspannung und zu schnellen Schaltzeiten führt, wobei gleichzeitig
breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektisch-nematisch beobachtet
werden. Die Verbindungen der Formeln I bis IV sind farblos, stabil und untereinander
und mit anderen Flüssigkristallmaterialien gut mischbar.
[0022] Der Ausdruck "Alkyl" umfaßt geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1-7 Kohlenstoffatomen,
insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl
und Heptyl. Gruppe mit 2-5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.
[0023] Der Ausdruck "Alkenyl" umfaßt geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2-7
Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders Alkenylgruppen
sind C
2-C
7-1E-Alkenyl, C
4-C
7-3E-Alkenyl, C
5-C
7-4-Alkenyl, C
6-C
7-5-Alkenyl und C
7-6-Alkenyl, insbesondere C
2-C
7-1E-Alkenyl, C
4-C
7-3E-Alkenyl und C
5-C
7-4-Alkenyl. Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl,
1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl,
4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen.
Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.
[0024] Der Ausdruck "Fluoralkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Gruppen mit endständigen
Fluor, d.h. Fluormethyl, 2-Fluorethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl,
6-Fluorhexyl und 7-Fluorheptyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.
[0025] Der Ausdruck "Oxaalkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Reste der Formel C
nH
2n+1-O-(CH
2)
m, worin n und m jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6 bedeuten. Vorzugsweise ist
n = 1 und m 1 bis 6.
[0026] Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R
1 und R
5 können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien
etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen 1E-Alkenylreste,
3E-Alkenylreste, 2E-Alkenyloxyreste und dergleichen in der Regel zu kürzeren Ansprechzeiten,
verbesserten nematischen Tendenzen und einem höheren Verhältnis der elastischen Konstanten
k
33 (bend) und k
11 (splay) im Vergleich zu Alkyl- bzw. Alkoxyresten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste
und dergleichen ergeben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere Werte
von k
33/k
11 im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten.
[0027] Eine Gruppe -CH
2CH
2- in Z
1 bzw. Z
2 führt im allgemeinen zu höheren Werte von k
33/k
11 im Vergleich zu einer einfachen Kovalenzbindung. Höhere Werte von k
33/k
11 ermöglichen z.B. flachere Transmissionskennlinien in TN-Zellen mit 90° Verdrillung
(zur Erzielung von Grautönen) und steuere Transmissionskennlinien in STN-, SBE- und
OMI-Zellen (höhere Multiplexierbarkeit) und umgekehrt.
[0028] Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II + III + IV hängt
weitgehend von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln
I, II, III und/oder IV und Von der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhandener Komponenten
ab. Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von
Fall zu Fall leicht ermittelt werden.
[0029] Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis IV in den erfindungsgemäßen Gemischen
ist nicht kritisch. Die Gemische können daher eine oder mehrere weitere Komponenten
enthalten zwecks Optimierung verschiedener Eigenschaften. Der beobachtete Effekt auf
die Ansprechzeiten und die Schwellenspannung ist jedoch in der Regel umso größer je
höher die Gesamtkonzentration an Verbindungen der Formeln I und II ist.
[0030] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien
Verbindungen der Formel IV (vorzugsweise II und/oder III), worin Q-X OCF
3 oder OCHF
2 bedeutet. Eine günstige synergistische Wirkung mit den Verbindungen der Formel I
führt zu besonders vorteilhaften Eigenschaften.
[0031] Die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien enthalten vorzugsweise neben einer
oder mehreren Verbindungen der Formeln I, II, II und IV als weitere Bestandteile 2
bis 40, insbesondere 4 bis 30 Komponenten. Ganz besonders bevorzugt enthalten diese
Medien neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen 7 bis 25 Komponenten.
Diese weiteren Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus nematischen oder nematogenen
(monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der
Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate,
Cyclohexancarbonsäurephenyl- oder cyclohexyl-ester, Phenyl- oder Cyclohexyl-ester
der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclohexyl-ester der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure,
Cyclohexyl-phenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure,
Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexane,
Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4'-Bis-cyclo-hexylbiphenyle,
Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl-oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane,
Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2-Dicyclohexylethane,
1-Phenyl-2-cyclohexylethane, 1-Cyclohexyl-2-(4-phenyl-cyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-biphenylylethane,
1-Phenyl-2-cyclohexyl-phenylethane, gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether,
Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die 1,4-Phenylengruppen in diesen Verbindungen
können auch fluoriert sein.
[0032] Die wichtigsten als weitere Bestandteile erfindungsgemäßer Medien in Frage kommenden
Verbindungen lassen sich durch die Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 charakterisieren:
R
'-L-E-R
'' 1
R
'-L-COO-E-R
'' 2
R
'-L-OOC-E-R
'' 3
R
'-L-CH
2CH
2-E-R
'' 4
R
'-L-C≡C-E-R
'' 5
[0033] In den Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein
können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-,
-Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren Spiegelbilder
gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen,
Cyc trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl,
Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl und G 2-(trans-1,4-Cyclohexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl,
Pyridin-2,5-diyl oder 1,3-Dioxan-2,5-diyl bedeuten.
[0034] Vorzugsweise ist einer der Reste L und E Cyc, Phe oder Pyr. E ist vorzugsweise Cyc,
Phe oder Phe-Cyc. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere
Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin L
und E ausgewählt sind aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und gleichzeitig eine oder mehrere
Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin einer
der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und der andere Rest
ausgewählt ist aus der Gruppe -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-,
und gegebenenfalls eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der
Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin die Reste L und E ausgewählt sind aus der Gruppe -Phe-Cyc-,
-Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-.
[0035] R' und R'' bedeuten in einer kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln 1,
2, 3, 4 und 5 jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxyalkyl,
Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Im folgenden wird diese
kleinere Untergruppe Gruppe A genannt und die Verbindungen werden mit den Teilformeln
1a, 2a, 3a, 4a und 5a bezeichnet. Bei den meisten dieser Verbindungen sind R
' und R'' voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl, Alkenyl, Alkoxy
oder Alkoxyalkyl ist.
[0036] In einer anderen als Gruppe B bezeichneten kleineren Untergruppe der Verbindungen
der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeutet R''-F, -Cl, -NCS oder -(O)
i CH
3-(k+1) F
kCl
1, wobei i 0 oder 1 und k+1 1, 2 oder 3 sind; die Verbindungen, in denen R'' diese
Bedeutung hat, werden mit den Teilformeln 1b, 2b, 3b, 4b und 5b bezeichnet. Besonders
bevorzugt sind solche Verbindungen der Teilformeln 1b, 2b, 3b, 4b und 5b, in denen
R'' die Bedeutung -F, -Cl, -NCS, -CF
3, -OCHF
2 oder -OCF
3 hat.
[0037] In den Verbindungen der Teilformeln 1b, 2b, 3b, 4b und 5b hat R' die bei den Verbindungen
der Teilformeln 1a-5a angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl, Alkenyl, Alkoxy
oder Alkoxyalkyl.
[0038] In einer weiteren kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und
5 bedeutet R''-CN; diese Untergruppe wird im folgenden als Gruppe C bezeichnet und
die Verbindungen dieser Untergruppe werden entsprechend mit Teilformeln 1c, 2c, 3c,
4c und 5 c beschrieben. In den Verbindungen der Teilformeln 1c, 2c, 3c, 4c und 5c
hat R' die bei den Verbindungen der Teilformeln 1a-5a angegebene Bedeutung und ist
vorzugsweise Alkyl, Alkoxy oder Alkenyl.
[0039] Neben den bevorzugten Verbindungen der Gruppen A, B und C sind auch andere Verbindungen
der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 mit anderen Varianten der vorgesehenen Substituenten
gebräuchlich. All diese Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie
dazu erhältlich.
[0040] Die erfindungsgemäßen Medien enthalten neben erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel
I vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen, welche ausgewählt werden aus der Gruppe
A und/oder Gruppe B und/oder Gruppe C. Die Massenanteile der Verbindungen aus diesen
Gruppen an den erfindungsgemäßen Medien sind vorzugsweise
- Gruppe A:
- 0 bis 90 %, vorzugsweise 20 bis 90 %, insbesondere 30 bis 90 %
- Gruppe B:
- 0 bis 80 %, vorzugsweise 10 bis 80 %, insbesondere 10 bis 65 %
- Gruppe C:
- 0 bis 80 %, vorzugsweise 5 bis 80 %, insbesondere 5 bis 50 %
wobei die Summe der Massenanteile der in den jeweiligen erfindungsgemäßen Medien
enthaltenen Verbindungen aus den Gruppen A und/oder B und/oder C vorzugsweise 5 %
bis 90 % und insbesondere 10 % bis 90 % beträgt.
[0041] Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise 1 bis 40 %, insbesondere vorzugsweise
5 bis 30 % an erfindungsgemäßen Verbindungen. Weiterhin bevorzugt sind Medien, enthaltend
mehr als 40 %, insbesondere 45 bis 90 % an erfindungsgemäßen Verbindungen. Die Medien
enthalten vorzugsweise drei, vier oder fünf erfindungsgemäße Verbindungen.
[0042] Der Aufbau der erfindungsgemäßen IPS-Anzeige entspricht der für derartige Anzeigen
üblichen Bauweise, wie z.B. beschrieben in der WO 91/10936 oder der EP 0 588 568.
Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle
Abwandlungen und Modifikationen der IPS-Anzeige, insbesondere z.B. auch Matrix-Anzeigeelemente
auf Basis poly-Si TFT oder MIM.
[0043] Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen
besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht.
[0044] Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt
in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer
Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten
gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten
in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen
und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch
Destillation.
[0045] Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene
Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0-15 % pleochroitische Farbstoffe oder chirale
Dotierstoffe zugesetzt werden.
[0046] C bedeutet eine kristalline, S eine smektische, S
B eine smektisch B, N eine nematische und I die isotrope Phase.
[0047] V
10 bezeichnet die Spannung für 10 % Transmission (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche).
t
on bezeichnet die Einschaltzeit und t
off die Ausschaltzeit bei einer Betriebsspannung entsprechend dem 2,5fachen Wert von
V
10. Δn bezeichnet die optische Anisotropie und n
0 den Brechungsindex (jeweils bei 589 nm). Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie
(

, wobei ε
∥ die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε
⊥ die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet. Die elektrooptischen Daten
wurden in einer IPS-Zelle bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes
angegeben wird. Die optischen Daten wurden bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich
etwas anderes angegeben wird.
[0048] Es wurde eine IPS-Testzelle gemäß WO 91/10936 mit einer Kammstruktur eingesetzt,
wobei die Elektroden und die Elektrodenzwischenräume eine Abstand von 20 µm aufweisen.
[0049] Die Schichtdicke d des Flüssigkristallmaterials beträgt 5 µm. Die Zelle weist ferner
auf:
- Ausgangsverdrillungswinkel:
- 0°
- Ausrichtungswinkel:
- 5°
- Tilt-Anstellwinkel
- 3°
[0050] Die Zeilen sind im "Aus" Zustand dunkel.
[0051] In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen
der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation
in chemische Formeln gemäß folgender Tabellen A und B erfolgt. Alle Reste C
nH
2n+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. Die Codierung gemäß Tabelle B
versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben.
Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein
Code für die Substituenten R
1, R
2, L
1 und L
2:
Code für R1, R2, L1, L2 |
R1 |
R2 |
L1 |
L2 |
nm |
CnH2n+1 |
CmH2m+1 |
H |
H |
nOm |
CnH2n+1 |
OCmH2m+1 |
H |
H |
nO.m |
OCnH2n+1 |
CmH2m+1 |
H |
H |
n |
CnH2n+1 |
CN |
H |
H |
nN.F |
CnH2n+1 |
CN |
F |
H |
nF |
CnH2n+1 |
F |
H |
H |
nOF |
OCnH2n+1 |
F |
H |
H |
nCl |
CnH2n+1 |
Cl |
H |
H |
nF.F |
CnH2n+1 |
F |
F |
H |
nN.F.F |
CnH2n+1 |
CN |
F |
F |
nCF3 |
CnH2n+1 |
CF3 |
H |
H |
nOCF3 |
CnH2n+1 |
OCF3 |
H |
H |
nOCF3 |
CnH2n+1 |
OCF3 |
H |
H |
nOCF2 |
CnH2n+1 |
OCHF2 |
H |
H |
nS |
CnH2n+1 |
NCS |
H |
H |
rVsN |
CrH2r+1-CH=CH-CsH2s- |
CN |
H |
H |
rEsN |
CrH2r+1-O-C2H2s- |
CN |
H |
H |
nAm |
CnH2n+1 |
COOCmH2m+1 |
H |
H |
nF.F.F |
CnH2n+1 |
F |
F |
F |
nCl.F.F |
CnH2n+1 |
Cl |
F |
F |
nCF3.F.F |
CnH2n+1 |
CF3 |
F |
F |
nOCF3.F.F |
CnH2n+1 |
OCF3 |
F |
F |
nOCF2.F.F |
CnH2n+1 |
OCHF2 |
F |
F |
nOCF3.F |
CnH2n+1 |
OCF3 |
F |
H |

[0052] Auch ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, daß ein Fachmann die obige
Beschreibung im weitesten Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen sind
deswegen lediglich als beschreibende, keineswegs als in irgendeiner Weise limitierende
Offenbarung aufzufassen.
[0053] Die vollständige Offenbarung aller vor- und nachstehend aufgeführten Anmeldungen,
Patente und Veröffentlichungen, sowie der korrespondierenden Anmeldungen
P 195 03 507 vom 03.02.1995,
P 195 09 791 vom 17.03.1995,
P 195 28 104 vom 01.08.1995,
P 195 28 106 vom 01.08.1995,
P 195 28 107 vom 01.08.1995 und
P 195 37 802 vom 11.10.1995
sind durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeführt.
Beispiel 1
[0054] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +73 °C
- Δn
- 0,0819
- no
- 1,4784
- Δε
- 9,0
- ε⊥
- 4,3
- Viskosität (20 °C)
- 18 mm2 s-1
bestehend aus
PCH-3 |
25,00 |
ME2N.F |
3,00 |
ME3N.F |
3,00 |
HP-3N.F |
3,00 |
CCH-303 |
7,00 |
CCH-501 |
7,00 |
CCP-3F.F.F |
9,00 |
CCP-5F.F.F |
9,00 |
CCH-34 |
11,00 |
CCH-35 |
11,00 |
CH-33 |
3,00 |
CH-35 |
3,00 |
CH-43 |
3,00 |
CH-45 |
3,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 2
[0055] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
Klärpunkt |
75 |
Δn |
0,0805 |
no |
1,4755 |
Δε |
8,7 |
ε⊥ |
4,1 |
Viskosität (20 °C) |
24 mm2 s-1 |
bestehend aus
PCH-3 |
25,00 |
CCH-3 |
11,00 |
CCH-34 |
10,00 |
CCP-30CF2.F.F |
10,00 |
CCP-50CF2.F.F |
10,00 |
CCP-3F.F.F |
10,00 |
CCP-5F.F.F |
10,00 |
CH-33 |
4,00 |
CH-35 |
3,00 |
CCH-501 |
7,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 3
[0056] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +75 °C
- Δn
- 0,0813
- no
- 1,4760
bestehend aus
PCH-3 |
25,00 |
CCH-3 |
8,00 |
CCH-34 |
10,00 |
CCP-30CF2.F.F |
11,00 |
CCP-50CF2.F.F |
10,00 |
CCP-3F.F.F |
11,00 |
CCP-5F.F.F |
11,00 |
CH-33 |
4,00 |
CH-35 |
3,00 |
CCH-501 |
7,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 4
[0057] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- 81 °C
- Δn
- 0,0811
- no
- 1,4753
bestehend aus
PCH-3 |
25,00 |
CCH-303 |
9,00 |
CCH-501 |
9,00 |
CCP-30CF2.F.F |
11,00 |
CCP-50CF2.F.F |
11,00 |
CCP-3F.F.F |
11,00 |
CCP-5F.F.F |
11,00 |
CH-33 |
4,00 |
CH-43 |
3,00CH-35 3,00 |
CH-45 |
3,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 5
[0058] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +77 °C
- Δn
- 0,0820
- no
- 1,4744
bestehend aus
PCH-3 |
25,00 |
CCH-303 |
9,00 |
CCH-501 |
3,00 |
CCP-30CF3 |
4,00 |
CCP-30CF2.F.F1 |
11,00 |
CCP-50CF2.F.F1 |
11,00 |
CCP-3F.F.F |
11,00 |
CCP-5F.F.F |
11,00 |
CCH-34 |
10,00 |
CH-35 |
5,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 6
[0059] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +77 °C
- Δn
- 0,0832
- no
- 1,4758
bestehend aus
PCH-3 |
23,00 |
CCH-303 |
9,00 |
CCP-30CF2.F.F |
11,00CCP-50CF2.F.F 11,00 |
CCP-3F.F.F |
11,00 |
CCP-5F.F.F |
11,00 |
CCH-34 |
17,00 |
BCH-3F.F.F |
4,00 |
CCPC-33 |
3,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 7
[0060] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +69 °C
- Δn
- 0,0811
- no
- 1,4766
- Δε
- 13,2
- ε⊥
- 4,2
- S-N
- < -30 °C
bestehend aus
ME2N.F |
4,00 |
ME3N.F |
4,00 |
ME5N.F |
10,00 |
ME7N.F |
5,00 |
CCH-2 |
12,00 |
CCH-3 |
12,00 |
CCH-4 |
12,00 |
CCP-3F.F.F |
6,00 |
CCP-5F.F.F |
6,00 |
CH-33 |
5,00 |
CH-35 |
5,00 |
CH-43 |
5,00 |
CCH-34 |
10,00 |
CCH-303 |
4,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiele 8 bis 10
[0061] Die folgenden Beispiel betreffen IPS-Anzeigen enthaltend nematische Mischungen mit
CFU-n-F

Beispiele 11 bis 14
[0062] Die folgenden Beispiel betreffen IPS-Anzeigen enthaltend nematische Mischungen mit
CCZU-n-F

Beispiele 15 bis 21
[0063] Die folgenden Beispiel betreffen IPS-Anzeigen enthaltend nematische Mischungen mit
CDU-n-F oder CGU-n-F

Beispiel 22
[0064] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +68 °C
- Δn
- 0,0789
- no
- 1,4725
- Δε
- 12,7
- ε⊥
- 5,1
- Viskosität (20 °C)
- 18 mm2 s-1
- K1 [10-12 N] (20 °C)
- 7,4
- K3 [10-12 N] (20 °C)
- 15,6
bestehend aus
PCH-3 |
6,00 |
CCP-2OCF2.F.F |
12,00 |
CCP-2F.F.F |
17,00 |
CCP-3F.F.F |
14,00 |
CCP-5F.F.F |
13,00 |
CCP-2OCF3 |
15,00 |
CCP-3OCF3 |
13,00 |
PDX-3N.F.F |
5,00 |
PDX-5N.F.F |
5,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 23
[0065] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- 75
- Δn
- 0,0800
- no
- 1,4735
- Δε
- 11,7
- ε⊥
- 4,8
- Viskosität (20 °C)
- 24 mm2 s-1
bestehend aus
PCH-3 |
6,00 |
CCP-2OCF2.F.F |
12,00 |
CCP-2F.F.F |
17,00 |
CCP-3F.F.F |
14,00 |
CCP-5F.F.F |
13,00 |
CCP-2OCF3 |
15,00 |
CCP-3OCF3 |
13,00 |
PDX-3N.F |
5,00 |
PDX-5N.F |
5,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 24
[0066] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung bestehend aus
PCH-3 |
10,00 |
PDX-3N.F |
14,00 |
PDX-3N.F.F |
9,00 |
CCP-3OCF2.F.F |
11,00 |
CCP-5OCF2.F.F |
10,00 |
CCP-3F.F.F |
11,00 |
CCP-5F.F.F |
11,00 |
CH-33 |
4,00 |
CH-35 |
3,00 |
CCH-501 |
7,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 25
[0067] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
PCH-3 |
7,00 |
Klärpunkt |
+60 °C |
PCH-7F |
2,00 |
Δn |
0,0798 |
CCP-2F.F.F |
16,00 |
Δε |
+12,6 |
CCP-3F.F.F |
10,00 |
ε⊥ |
5,6 |
CCP-5F.F.F |
9,00 |
El |
18,2 |
CCP-2OCF3 |
16,00 |
Rotationsviskosität (20 °C) |
97 mPa·S |
CCP-3OCF3 |
15,00 |
V10 |
0.77 V |
CCP-4OCF3 |
5,00 |
Spez. Widerstand |
4,9 · 1010 Ω · cm |
PDX-2N.F |
5,00 |
K1 |
6,6 · 10-12 N |
PDX-3N.F |
5,00 |
K3 |
14,7 · 10-12 N |
PDX-5N.F |
4,00 |
|
|
PDX-3 |
6,00 |
|
|
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 26
[0068] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
PCH-3 |
11,00 |
Klärpunkt |
+83 °C |
CCP-2F.F.F |
16,00 |
Δn |
0,0809 |
CCP-3F.F.F |
10,00 |
Δε |
+10,3 |
CCP-5F.F.F |
7,00 |
ε⊥ |
+4,0 |
CCP-2OCF3 |
16,00 |
Rotationsviskosität (20 °C) |
105 mPa·S |
CCP-3OCF3 |
15,00 |
V10 |
1,05 V |
CCP-5OCF3 |
11,00 |
Spez. Widerstand |
3,4 · 1011 Ω · cm |
PDX-2N.F |
5,00 |
|
|
CCH-34 |
6,00 |
|
|
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 27
[0069] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
PCH-3 |
6,00 |
Klärpunkt |
+68 °C |
CCP-2OCF2.F.F |
12,00 |
Δn |
0,0789 |
CCP-2F.F.F |
17,0 |
Δε |
12,7 |
CCP-3F.F.F |
14,00 |
ε⊥ |
5,1 |
CCP-2OCF3 |
15,00 |
V10 |
0,81 V |
CCP-3OCF3 |
13,00 |
K1 |
7,4 · 10-12 N |
DU-3-N |
5,00 |
K3 |
15,6 ± 10-12 N |
CU-5-N |
5,00 |
|
|
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 28
[0070] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
CCP-2F.F.F |
16,00 |
Klärpunkt |
+60 °C |
CCP-3F.F.F |
14,00 |
Δn |
0,0756 |
CCP-5F.F.F |
11,00 |
Δε |
+13,7 |
CCP-2OCF3 |
17,00 |
ε⊥ |
+6,1 |
CCP-3OCF3 |
14,00 |
Rotationsviskosität (20 °C) |
109 mPa·s |
PDX-2N.F |
3,00 |
V10 |
0,70 V |
PDX-3N.F |
6,00 |
K1 |
6,0 · 10-12 N |
PDX-5N.F |
11,00 |
K3 |
14,5 · 10-12 N |
CDU-3-F |
8,00 |
|
|
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 29
[0071] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
PCH-3 |
7,00 |
Klärpunkt |
+71 °C |
CCP-2F.F.F |
16,00 |
Δn |
0,0777 |
CCP-3F.F.F |
7,00 |
Δε |
+10,6 |
CCP-5F.F.F |
9,00 |
ε⊥ |
4,7 |
CCP-2OCF3 |
16,00 |
Rotationsviskosität (20 °C) |
88 mPa·s |
CCP-3OCF3 |
15,00 |
V10 |
0,94 V |
CCP-5OCF3 |
4,00 |
K1 |
8,5 · 10-12 N |
PDX-2N.F |
5,00 |
K3 |
15,2 · 10-12 N |
PDX-3N.F |
5,00 |
|
|
PDX-5N.F |
3,00 |
|
|
CCH-34 |
8,00 |
|
|
CCH-35 |
5,00 |
|
|
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 30
[0072] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematiche Mischung mit
CCP-2F.F.F |
16,00 |
Klärpunkt |
+76 °C |
CCP-3F.F.F |
13,00 |
Δε |
+9,0 |
CCP-5F.F.F |
9,00 |
ε⊥ |
+3,9 |
CCP-2OCF3 |
16,00 |
Δn |
0,0768 |
CCP-3OCF3 |
15,00 |
V10 |
1,16 V |
CCP-5OCF3 |
5,00 |
Rotationsviskosität (20 °C) |
93 mPa·s |
PDX-3 |
11,00 |
Spez. Widerstand |
2,3 · 1012 Ω · cm |
CCH-34 |
10,00 |
|
|
PCH-7F |
5,00 |
|
|
Beispiel 31
[0073] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +68 °C
- Δn
- 0,0776
- no
- 1,4725
- Δε
- +10,6
- ε⊥
- 5,1
- Rotationsviskosität (20 °C)
- 82 mPa.s
- K1 [10-12 N] (20 °C)
- 9,8
- K3 [10-12 N] (20 °C)
- 12,1
- Spez. Widerstand
- 6,7 · 1011 Ω cm
bestehend aus
PCH-3 |
8,00 |
CCP-2F.F.F |
13,00 |
CCP-3F.F.F |
7,00 |
CCP-5F.F.F |
9,00 |
CCP-20CF3 |
16,00 |
CCP-30CF3 |
15,00 |
CCP-50CF3 |
5,00 |
PCH-2N.F.F |
6,00 |
PCH-3N.F.F |
8,00 |
CCH-34 |
8,00 |
CCH-35 |
5,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
Beispiel 32
[0074] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- +76 °C
- Δn
- 0,0776
- no
- 1,4725
- Δε
- +10,8
- ε⊥
- 4,4
- K1 [10-12 N] (20 °C)
- 8,1
- K3 [10-12 N] (20 °C)
- 12,9
bestehend aus
PCH-3 |
5,00 |
CCP-2F.F.F |
13,00 |
CCP-3F.F.F |
9,00 |
CCP-5F.F.F |
9,00 |
CCP-20CF3 |
15,00 |
CCP-30CF3 |
14,00 |
CCP-50CF3 |
5,00 |
D-3N.F.F |
12,00 |
D-5N.F |
5,00 |
CCH-34 |
8,00 |
CCH-35 |
5,00 |
und weist einen hohen Kontrast und niedrige Schaltzeiten auf.
[0075] Die IPS-Anzeigen der Beispiele 1 bis 32 zeichnen sich durch eine geringe Ansteuerspannung
aus und führen in Zellen nach Embodient 1 der EP 0 58 568 zu guten "Voltage Holding
Ratio" Werten.
Vergleichsbeispiel
[0076] Eine IPS-Anzeige enthält eine nematische Mischung mit
- Klärpunkt
- 64 °C
- Δn
- 0,0813
- Δε
- +12,0
bestehend aus
ME2N.F |
4,00 |
ME3N.F |
4,00 |
ME5N.F |
10,00 |
ME7N.F |
6,00 |
CCH-2 |
12,00 |
CCH-3 |
12,00 |
CCH-4 |
12,00 |
CCP-30CF3 |
6,00 |
CCP-50CF3 |
6,00 |
CH-33 |
3,00 |
CH-35 |
3,00 |
CCH-34 |
10,00 |
CCH-35 |
4,00 |
CCH-303 |
4,00 |
CCH-501 |
4,00 |
und weist einen geringeren Kontrast und eine höhere Schaltzeit als die Anzeigen der
Beispiele 1 bis 32 auf.